物質波は、量子物理学の理論の基礎を形成します。この現象を最初に研究したのは、フランスの物理学者ルイ・ド・ブロイでした。彼は 1924 年にド ブロイ仮説を発表しました。彼の仮説では、電子は波のような性質を示すと述べました。彼は、物質には二面性があると言いました。すべてのものは波であると同時に粒子として存在します。しかし、日常の物体の波長は電子に比べて短すぎて、検出されません。したがって、日常の物体は粒子のような挙動を示すとのみ考えられており、ド・ブロイ仮説は素粒子の領域にのみ適用されます。この記事では、ド・ブロイ波の応用について詳しく説明します。
ド・ブロイ仮説の理解
ルイ・ド・ブロイは、光の二重性 (つまり、波と粒子のようなもの) との類推を確立することによって、すべての物質は粒子の性質に加えて波の性質も持っている可能性があるという仮説を立てました。彼がこの仮説を立ててから 3 年後、電子の波動性が実験的に検出されました。彼の仮説によれば、質量のある粒子の波長は、その粒子の運動量に反比例します。この関係は次のように表されます:
λ =h / mv または λ =h / p
ここで、λ は粒子の波長、h はプランク定数、mv=p は運動量です。
ド・ブロイ仮説は、通常は予期しないサイトでの亜原子粒子の出現を説明しています。これは、これらの亜原子粒子の波が障壁の奥深くまで浸透するためです。これは、音が壁を透過するのと同じです。これは、重い原子核を例にとると理解できます。アルファ崩壊により、それ自体の一部を放出できることがわかっています。しかし、このアルファ粒子は、原子核を取り囲む力の壁を打ち破って克服するにはエネルギーが不十分です。しかし、波として、このアルファ粒子はその障壁を通り抜けることができるので、原子核の外で見つかる可能性は限られています。
ド・ブロイ波の応用
ド・ブロイ波長は、粒子の波長をその運動量に関連付けます。さまざまな現象を説明しています。これは、構成空間の特定のポイントでオブジェクトを見つける確率を決定するために使用されます。
ド・ブロイ波のもう 1 つの重要な用途は、電子顕微鏡の構築に使用されることです。これは、電子が波として振る舞うため、光と非常によく似た方法でオブジェクトを照らすために使用できるためです。電子は、テレビの管球と同じようにエネルギーを与えられます。次に、磁場を使用して、表示する必要があるオブジェクトに向けます。次に、電子が集束されて、その特定のオブジェクトの画像が作成されます。電子のド・ブロイ波長は、運動エネルギーに関連しています。電子顕微鏡では、可視光の 100000 倍の波長まで見ることができます。これは、電子顕微鏡が非常に微細な詳細を明らかにするのに役立ちます。電子顕微鏡は、細菌やウイルスなどの微視的な生物を研究するために生物学研究室で一般的に使用されています。
結論
物質波は量子物理学の基礎を形成します。それらは、宇宙のすべてが波動性と粒子性の両方を示すという事実に基づいています。この概念は、1924 年にフランスの物理学者ルイ・ド・ブロイによって初めて提唱されました。したがって、ド・ブロイ波とも呼ばれます。ド・ブロイ波長は次の関係で表されます-
λ=h/p =h/mv
ここで、λ は粒子の波長を表し、h はプランク定数、mv=p は運動量です。
ド・ブロイ仮説は、粒子の波が障壁を貫通するため、予想外の場所に亜原子粒子が出現する原因となります。
ド・ブロイ仮説は、私たちの生活にさまざまな応用があります。これは、構成空間で任意の粒子を見つける確率を決定するのに役立ちます。また、電子顕微鏡の構築にも使用されます。これらは、細菌やウイルスなどの微視的な生物を研究するために生物学研究室で広く使用されています。
